基于贝叶斯准则的航天器故障判决方法

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1、第30卷第9期计算机仿真2013年9月文章编号：1006—9348(2013)09—0117一04基于贝叶斯准则的航天器故障判决方法徐冰霖，李战怀(西北工业大学计算机学院，陕西西安710072)摘要：研究航天器故障准确识别问题，由于多种因素干扰造成的航天器遥测参数观测值误差，导致故障诊断系统误判航天器状态。如何正确地从噪声信号中提取出关键的故障信号，并且根据故障发生概率及影响因素对故障进行判决，是目前航天器故障诊断领域面临的一大难题。在可获得先验的故障概率和代价系数的条件下，通过对高斯环境中故障信号误差的分析，建立

2、了错误判决代价的贝叶斯准则判决方法，设计了高斯白噪声情况下采用贝叶斯准则进行故障判决的算法。通过某航天器实际遥测数据的实验结果表明，改进方法可显著提高系统的故障诊断准确性。关键词：数据处理；贝叶斯准则；故障判决；错误代价中图分类号：V411．8文献标识码：BSpacecraftErrorJudgmentMethodBasedonBayesJudgmentRuleXUBing—lin．LIZhan—huai(NorthwesternPolytechniealUniversity，Xi’an710072，China)A

3、BSTRACT：ThereaIepossiblymanyelTOrsinthetelemetrybecauseofalotoftheinfluencefactors．whichmaybemakemistakesinthefaultjudgmentofthespacecraft．HowtoseparatethefaultpaRemsfromthemixsignalsandjudgethefaultsaccordingtothefaultprobabilityandinfluenceisthekeyproblemint

4、hespacecraftfaultdiagnosis．Inthispaper，thehaltsignalswereanalyzed，andBayesjudgmentrulesbasedoncalculatingtheerrorjudgmentcostswerepresented．Thesimulationresultsshowthat，siventhefaultpmbabilityandcostcoefficients，theproposedmeth-odCanimprovetheperformanceoffaul

5、tdiagnosesystem．KEYWORDS：Dataprocess；Bayesjudgmentrule；Faultsjudgment；Errorcost1引言近年来，由于各国在轨航天器故障频繁发生，航天器故障诊断方法的研究逐渐成为热点。由于航天领域特定的工作环境，对系统运行的安全性、可靠性和有效性提出了更高的要求。据统计，从1957年至1988的30年间各国发生灾难性事故的卫星约140颗⋯。近年来，随着航天器功能日益复杂，结构更加庞大，其故障概率也呈上升态势。因此如何提高系统的可靠性，增加卫星的寿命，已成为至

6、关重要的问题，而故障检测与诊断技术的引入则为提高系统的可靠性、可维护性和有效性开辟了一条新的途径。在航天器故障诊断的理论研究方面，Henry旧。提出了一种基于模型的航天器推力器故障诊断方法。Williamson—o设计了一组故障检测滤波器，实现了对深空探测器执行机构和传感器的故障诊断。Chen等¨1提出了一种基于观测器的故障诊断方法。肖冰bo等人针对受外干扰力矩影响和含有执行机构失效故障的航天器，提出了一种基于观测器的故障诊基金项目：国家自然科学基金资助项目(51005179)收稿日期：2013—03—23修回13

7、期：2013—06—02断和重构方法。连可怕1等人将贝叶斯理论引入故障诊断等大型复杂系统，建立了一种故障源——测试依赖关系模型，实现了大型复杂系统的故障建模。上述几种方法的执行过程均需要在对航天器遥测参数结果分析的基础上进行，但遥测参数来源于航天器内部测量机构的测量和通信线路的传输，由于空间环境噪声影响、测量机构精度误差、传输设备信号误差等因素造成传回地面的遥测参数存在一定的误差，从而造成地面对航天器工作状态的误判。另外，不同的航天器故障信号表征不同的航天器故障状态，其对航天器运行的影响因子差异很大，由此导致对航天

8、器不同故障出现误判产生的代价也有很大差异。如何正确地从故障信号及噪声信号的混合信号中提取出关键的故障信息，并且根据故障发生概率及其影响因素对故障进行判决，是目前航天器故障诊断领域面临的一大难题。本文从基于最大后验概率准则的故障信号分析出发，利用考虑了错误判决代价的贝叶斯准则，实现了对高斯白噪声条件下的航天器故障信号判决的优化，解决了在高斯白噪声条件下，应用航